Sähköä käytettäessä on tarpeen vaihtaa jännite tasolta toiselle. Kuivatyyppiset muuntajat (alias ilmajäähdytteiset) suorittavat tämän toiminnon niin turvallisesti ja tehokkaasti, että niitä käytetään laaj alti sisäasennuksiin julkisissa ja asuinrakennuksissa, joissa muun tyyppisiä laitteita pidetään liian riski alttiina.
Muuntajatyypit: nestemäiset ja kuivat
Periaatteessa tällaisia laitteita on kahta eri tyyppiä: nesteeristetty ja jäähdytetty (nestetyyppi) ja ilma- tai ilma-kaasuseosjäähdytetty (kuiva tyyppi).
Ensimmäisen tyypin muuntajien jäähdytysväliaine voi olla tavallinen mineraaliöljy. Myös muita aineita käytetään, kuten paloa hidastavia hiilivetyjä ja silikoninesteitä. Tällaisissa muuntajissa on ydin ja käämit upotettuna nestemäiseen väliainesäiliöön, joka toimii sekä eristimenä että jäähdytysaineena.
Yleisin sähkökuivausmuuntajissa on käämit, jotka on täytetty epoksihartsilla, joka toimii eristeenä. Se suojaa johtimia pölyltä ja ilmakehän korroosiolta. Koska kierukkavalumuotteja käytetään kuitenkin vain kiinteillä mitoilla, tällaisten laitteiden suunnittelussa on vähemmän tilaa muutoksille. Pienten teollisuusyritysten sekä julkisten ja asuinrakennusten virransyötössä yleisesti käytetyllä alueella kuivatyyppiset muuntajat toistavat täysin nestemäisten vastineidensa kapasiteetin.
Pääparametrit
Ratkaiseva hetki kyseessä olevien laitteiden toiminnassa on käämien lämpötilatilan varmistaminen. Auttaaksemme kuivatyyppisen laitteen valinnassa tai hankinnassa eri kohteiden virransyöttöä varten tarkastelemme useita perustoimintoparametreja:
- Teho, kVA.
- Nimellinen ensiö- ja toisiojännite.
- Eristejärjestelmän lämmönpoisto on ympäristön maksimilämpötilan + käämien keskilämpötilan nousun + käämien keskilämpötilan nousun ja niiden korkeimman lämpötilan välisen eron summa.
- Ydin ja kelat – mahdolliset sydämen vauriot tai delaminaatioiden kerääntyminen (kupari- tai alumiinijohtimet) ovat erityisen huolestuttavia.
On olemassa erilaisia rakenteellisia muuntajia, jotka määräytyvät ensisijaisesti niiden käämien eristämiseen käytetyistä menetelmistä. Niistä tunnetaan: tyhjiökyllästys, kapselointi ja valukela. Tarkastellaan jokaista niistä erikseen.
Tyhjiökyllästys (VPI) eristys
Tämä tekniikka luo lakkapinnan johtimiin vaihtelemalla paine- ja tyhjiöjaksoja. VPI-prosessissa käytetään polyesterihartseja. Se antaa johtimille paremman lakkapinnan kuin perinteinen kasto. Sillä päällystetyt kelat laitetaan sitten uuniin, jossa paistaminen tapahtuu. Ne kestävät paljon paremmin koronapurkausta. Miltä tällainen muuntaja näyttää? Hänen kuvansa on julkaistu alla.
Tyhjiökapselointi (VPE)
Tämä menetelmä on yleensä parempi kuin VPI-prosessi. Valmistusprosessin aikana lisätään useita dippiä kelan kapseloimiseksi, minkä jälkeen niiden pinnoite paistetaan uunissa. Nämä muuntajat tarjoavat paremman suojan aggressiivisilta ja kosteilta ympäristöiltä kuin niiden VPI-vastineet. Miltä tällainen muuntaja näyttää? Hänen valokuvansa on esitetty alla.
Kapselointi (tiivistys)
Kapseloidut muuntajat ovat tavanomaisia laitteita, joiden käämit on päällystetty piiyhdisteillä tai epoksihartsilla ja jotka on kokonaan suljettu raskaaseen koteloon. Valmistusprosessissa käämit täytetään tiheällä, korkean dielektrisen lujuuden omaavalla epoksihartsilla, joka suojaa muuntajaa kaikilta ympäristöiltä.
Valetut kelat (muovatussa tiivistetyssä epoksissa)
Nämä laitteet sisältävät keloja, jotka on kapseloitu epoksiin valuprosessin aikana. Ne ovat täysin täytetty hartsilla toiminnan alaisenatyhjiö.
Jokainen käämien eristysmenetelmä sopii erityisesti tiettyihin ympäristöihin. On erittäin tärkeää ymmärtää, missä on parasta käyttää sopivia laitetyyppejä. Esimerkiksi kuivavalumuuntajat maksavat noin 50 % enemmän kuin VPE- tai VPI-tuotteet. Näin ollen tietyntyyppisen laitteen valinta voi vaikuttaa merkittävästi projektin kokonaiskustannuksiin.
Suosituksia valintaan
Kun vaaditaan lisääntynyttä koronapurkausvastusta (eli eristyksen dielektrisen vahvuuden ylittävän kentänvoimakkuuden aiheuttamia sähköpurkauksia), kun käämien mekaanista lujuutta ei tarvita, tulee käyttää VPI-tyyppistä muuntajaa..
Käytä näitä valukelojen kanssa, kun tarvitaan lisälujuutta ja suojaa, kuten ankarissa ympäristöissä, kuten kemiallisten prosessien tehtaissa, rakennusmateriaalitehtaissa ja ulkoasennuksissa. Aggressiiviset ympäristöt sisältävät aineita, jotka voivat vaikuttaa haitallisesti muiden kuivatyyppisten muuntajien käämeihin, mukaan lukien suolat, pöly, syövyttävät kaasut, kosteus ja metallihiukkaset.
Lisäksi valuhartsikäämillä on parannettu kyky kestää lyhytaikaisia ja toistuvia ylikuormituksia, jotka ovat yleisiä monissa valmistusprosesseissa.
Insinöörin on usein tehtävä valinta valuhartsin tai VPI/VPE-tyypin välillä kriittisissä sovelluksissa ja ankarissa ympäristöissä. Ensimmäistä tyyppiä pidetään yleensä parhaana. Jotkut valmistajatkuitenkin huomautetaan, että valuhartsieristys rajoittaa muuntajan käyttöikää. Epoksihartsin lämpölaajenemiskerroin on pienempi kuin kuparijohtimien lämpölaajenemiskerroin. Jaksottainen laajeneminen ja supistuminen kelojen lämpeneessä ja jäähtyessä voi lopulta aiheuttaa hartsin halkeilun. On myös huomattava, että VPI-tyyppinen muuntaja selviytyy paremmin tällaisista prosesseista ja kestää siksi pidempään. Lopulta lopullinen valinta on energiainsinöörin tehtävä.
Neste vs. kuiva
Nestetäytteiset muuntajat ovat yleensä tehokkaampia kuin kuivatäytteiset, joten niiden käyttöikä on pidempi. Lisäksi neste on tehokkaampi väliaine käämien paikallisten korkean lämpötilan alueiden jäähdyttämiseen. Lisäksi nestetäytteisillä laitteilla on parempi ylikuormituskyky.
Siten 1000 KVA:n kuivamuuntajan puolikuormalla on häviötaso noin 8 kW ja täydellä kuormalla noin 16 kW. Samaan aikaan samassa "tuhannessa", mutta nestemäisessä, on noin puolet jätteestä. Öljy "kaksituhatta" puolikuormalla aiheuttaa häviöitä 8 kW ja täydellä kuormalla - 16 kW. Sen kuivalle vastineelle on ominaista kustannukset 13 ja 26,5 kW. Tämä tarkoittaa, että juuri kuivatyyppiset muuntajat pitävät kyseenalaista johtoasemaa häviöissä. Samaan aikaan niiden hinta on korkeampi kuin nestemäisten.
Käämien voimakkaamman jäähdytyksen ansiosta nestemäisten laitteiden mitat (syvyys ja leveys) ovat pienempiä kuin saman tehoiset kuivalaitteet. Se saattaavaikuttaa muuntaja-asemien (erityisesti sisäänrakennettujen) vaadittuun pinta-alaan ja siten koko laitoksen kustannuksiin. Joten tyypillisen kuivatyyppisen 1000 KVA muuntajan syvyys on 1,6 m ja leveys 2,44 m. Samaan aikaan samanlaisen öljymuuntajan lähellä syvyydessä on leveys noin 1,5 m. Mutta tämä tyyppi kuitenkin, siinä on useita haittoja.
Esimerkiksi palosuojaus on tärkeämpää nestemuuntajille käytettäessä syttyvää jäähdytysnestettä. Totta, kuivamuuntajat voivat myös syttyä tuleen. Väärin käytetty nestemäinen laite voi jopa räjähtää.
Käyttöolosuhteista riippuen nesteellä täytetyt tuotteet voivat vaatia tippakaukalon jäähdytysnestevuodon keräämiseksi.
Ehkä muuntajia valittaessa siirtyminen selkeästä kuivatyypin suosimisesta nestetyyppiin on 500 kVA ja 2,5 MVA välillä, jolloin ensimmäistä tyyppiä käytetään mieluiten alueen alarajaan asti ja toista sen yläpuolella.
Tärkeä tekijä tyypin valinnassa on muuntajan asennuspaikka, kuten toimistorakennuksen sisällä tai ulkona, sekä teollisuuden kuormien huolto.
Kuivatyyppisiä yli 5 MVA:n muuntajia on helposti saatavilla, mutta monet ovat nestetäytteisiä. Ulkoasennuksessa tämä tyyppi on myös vallitseva.
Pari sanaa ilmanvaihdosta
Kun muuntaja on varustettu tuulettimella, kuormitusta voidaan lisätä merkittävästi. Siis valettuihin käämeihinTämä toiminto voi nostaa jatkuvan kuormituksen jopa 50 % nimelliskuormituksen yläpuolelle. VPE- tai VPI-tyypeillä tehon lisäys voi tässä tapauksessa olla jopa 33%.
Esimerkiksi tavallisen 3000 kVA valettu muuntajan teho, kun se on varustettu puhallintuulettimella, kasvaa 4500 kVA:iin (50 %). Samalla tuulettimella varustettu 2500 kVA VPE- tai VPI-tyyppi nostaa sen 3,333 kVA:iin (33 %).
Aina on kuitenkin otettava huomioon, että puh altimen läsnäolo heikentää järjestelmän yleistä luotettavuutta. Jos puhallin epäonnistuu puh altaessa nimellisarvoa suuremmalla kuormalla, on olemassa todellinen vakavan onnettomuuden vaara, jonka seurauksena saatat menettää koko muuntajan.
Entä Venäjän markkinat?
On syytä huomata, että viime vuosina Venäjällä on ollut tasainen taipumus toistaa Euroopan kokemus, jossa jopa 90 % kaikista uusista muuntajista on kuivatyyppisiä. Markkinat reagoivat vastaavasti. Nykyään Venäjän federaatiossa on tarjolla tällaisia laitteita kahdelta valmistajaryhmältä. Ensimmäinen niistä sisältää venäläisiä, italialaisia, kiinalaisia ja korealaisia tuotemerkkejä. Periaatteessa tarjotaan tunnettujen venäläisten tuotemerkkien rakentavia analogeja: TSZ, TSL, TSGL. Kuinka paljon tällainen kuivamuuntaja maksaa? Tyypillisen "tuhannen" hinta vaihtelee 900 tuhannesta 1 miljoonaan ruplaan.
Toiseen ryhmään kuuluvat saksalaiset ja ranskalaiset valmistajat. Ne tarjoavat DTTH-, GDNN- ja GDHN-sarjoja. Kuinka paljon tällainen maahantuotu muuntaja maksaa? Saman "tuhannen" hinta tulee olemaan 1,5-2 miljoonaa ruplaa.
